Netty进阶学习（二）：I/O模型的二次理解

痛定思痛。 2023-06-26 05:34 12阅读 0赞

##### 背景 #####

学习Netty相关技术，需要理解操作系统支持的I/O模型。

##### 过程 #####

*  《Netty权威指南》提供的资料信息：[Linux网络I/O模型简介][Linux_I_O]
 *  参考好的资料信息。[Comparing Two High-Performance I/O Design Patterns][Comparing Two High-Performance I_O Design Patterns]
 *  I/O模型种类及其特性。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>IO模型</th> 
   <th>支持多个Socke连接</th> 
   <th>工作模式</th> 
   <th>用户与内核数据拷贝</th> 
   <th>平台支持</th> 
   <th>DesignPattern</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>阻塞I/O</td> 
   <td>否</td> 
   <td>一直等待</td> 
   <td>是</td> 
   <td>all</td> 
   <td>–</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>非阻塞I/O</td> 
   <td>否</td> 
   <td>轮询</td> 
   <td>是</td> 
   <td>all</td> 
   <td>–</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>I/O复用</td> 
   <td>是</td> 
   <td>轮询</td> 
   <td>是</td> 
   <td>all</td> 
   <td>–</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>信号驱动I/O</td> 
   <td>是</td> 
   <td>回调</td> 
   <td>是</td> 
   <td>Linux</td> 
   <td>Reactor</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>异步I/O</td> 
   <td>是</td> 
   <td>–</td> 
   <td>否</td> 
   <td>Windows</td> 
   <td>Proactor</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  说明
    
    1.  异步I/O的工作模式，是内核线程直接另起线程，把准备好的数据直接写到一个内存地址上，而这个地址上的数据，用户空间一样可以获取到。
    2.  Reactor和Proactor只是一种处理问题的思想。软件层面的设计。
    3.  只有异步I/O是真正意义上的异步。其他都有阻塞操作。比如从内核空间拷贝数据到用户空间的阻塞。
    4.  Java nio是I/O复用模型。**select**()阻塞，等待事件，轮询检测数据是否准备好，从内核空间阻塞拷贝数据到用户空间。（**poll**()也是这样的工作方式）
    5.  **epoll**和**kqueue**是拥有I/O复用机制的，在此基础上，增加了回调机制，省去了select()工作模式的轮询过程，节约了很多CPU资源。
    6.  **IOCP**(IOCompletionPort),目前只是Windows支持。

##### 小结 #####

*  学了忘，忘了学。忘了学的时候，又会学到新的东西和一些新的理解。
 *  Netty默认是select()工作模式，是平台独立的，Linux和Windows都支持。当然，Netty也提供epoll和kqueue的支持，在线上还是有必要使用epoll或者kqueue的工作模式，**回调机制**好过与**轮询**。
 *  如何深刻理解epoll()、kqueue()和IOCP这种是否真正异步？模仿复建老师讲的场景。  
    场景道具：顾客，前台小姐姐，大厨，服务员，1001餐桌，1001的餐桌号牌。  
    **epoll()和kqueue工作模式是这样的**：  
    1. 顾客一到餐馆，然后步行到了前台，点好了餐，得到一个1001的餐桌号牌。  
    2. 顾客走到1001的餐桌，等待饭菜是否准备好了。  
    3. 前台小姐姐通知大厨准备炒菜。  
    4. 等待饭菜是否准备好（内核空间等待是否有数据准备好了），不停地轮询，问，大厨你准备好饭菜了吗？  
    5. 饭菜准备好了，这个时候，前台小姐姐叫**顾客自己去前台端饭**。这里就是差别了，需要自己去端饭菜。（内核空间拷贝数据到用户空间）
    
    **IOCP的工作模式：**  
    1. 顾客一到餐馆，然后步行到了前台，点好了餐，得到一个1001的餐桌号牌。  
    2. 顾客走到1001的餐桌，等待饭菜是否准备好了。  
    3. 前台小姐姐通知大厨准备炒菜。  
    4. 没有轮询。也没有回调机制。  
    5. 饭菜准备好了，这个时候，前台小姐姐叫服务员把饭菜端到顾客的1001餐桌上。（内核空间读数据，就直接读到一个指定的内存地址上，并且这个地址用户空间一样可以访问的，并且内核空间是新启的线程去读数据，明显可以感觉到全程异步操作）（注意，前台小姐姐，大厨，服务员都是内核的一部分）

[Linux_I_O]: https://blog.csdn.net/outsanding/article/details/102301894
[Comparing Two High-Performance I_O Design Patterns]: https://www.artima.com/articles/io_design_patterns.html